Но сегодня векторный прибор НАСА, измеряющий электрическое поле (VEFI),
который располагается на борту метеоспутника C/NOFS, обнаружил
проявления резонанса Шумана в космосе. Это обнаружение шокировало
ученых. Текущие модели резонанса Шумана предсказывают, что стоячие
волны, которые образовываются в результате феномена, должны сдерживаться
на относительно низкой высоте между Землей и слоем атмосферы Земли,
называемым ионосферой.
«Исследователи не ожидали увидеть эти резонансы в космосе, - говорит
Фернандо Симоуз (Fernando Simoes), ученый из Центра космических полетов
НАСА имени Годдарда в Гринбелт, Мэриленд. - Но оказывается, что энергия
просачивается в космос, и это открывает много других возможностей, чтобы
изучать нашу планету «сверху».
Волны, созданные вспышками молний – здесь обозначенные синим,
зеленым и красным цветом, – проходят вокруг Земли, создавая то, что
называется резонансом Шумана
Симоуз - первый автор, который написал об этих наблюдениях, его статья
будет опубликована в декабрьском номере журнала Geophysical Research
Letters. Автор объясняет, что концепция резонанса вообще довольно
проста: добавление энергии в нужное время заставляет данное явление
становиться сильнее. Как на качелях – чем больше усилие, тем больше
скорость. Но резонанс происходит тогда, когда серия накладывающихся друг
на друга волн синхронизируется таким образом, что гребни выстраиваются в
линию с другими гребнями и желоба выстраиваются в линию с другими
желобами. Это создает значительно более мощную волну, чем та, где гребни
и желоба уравновешивают друг друга.
Волны, созданные молнией, не похожи на океанские волны, но свое
название они оправдывают - в них есть участки большей и меньшей энергии.
Эти волны остаются в «атмосферной клетке», создаваемой нижним пределом
ионосферы - это часть атмосферы, заполненная заряженными частицами. Для
появления резонанса необходимо, чтобы волна была такой же длины (или в
два, в три раза длиннее и т. д.), что и окружность Земли. Это – низко-
или сверхнизкочастотная волна, около 8 герц (Гц), что в сто тысяч раз
ниже, чем самые низкие радиоволны. После того как эта волна проходит
вокруг Земли, она снова совпадает с собственной фазой таким образом, что
гребни и желоба выравниваются друг с другом. Получается, действующие в
резонансе друг с другом волны усиливают первоначальный сигнал.
Впервые стоячие волны были описаны Н. Тесла; через пять десятков лет
эффект был исследован подробнее, в 1952 году профессор Мюнхенского
университета В.О. Шуман предположил существование резонанса в ионосфере;
достоверно изучены резонансы Шумана были в начале 1960-х годов. С тех
пор ученые обнаружили, что изменения в резонансах соответствуют сезонным
изменениям, колебаниям солнечной активности, изменениям в магнитной
среде Земли, в количестве водных аэрозолей в атмосфере и т. д.
«Есть сотни, возможно, тысячи, исследований этого явления и того, как
оно влияет на атмосферу Земли, - говорит ученый из Годдарда Роб Пфафф
(Rob Pfaff), научный руководитель VEFI и соавтор статьи GRL. - Но они
все основаны на измерениях, сделанных на Земле».
Основанная на исследованиях резонанса Шумана, разработанная в США
метеорологическая система обнаружила электрическую сигнатуру
Калифорнийского землетрясения 25 июня 2011 года почти за 3,5 часа до
того, как это произошло физически
C/NOFS, конечно, измерил их намного выше – на расстоянии 400-800
километров от поверхности. В то время как модели предлагают, что
резонансы «заперты» ионосферой, оказалось, что эта энергия может
выскальзывать из земной оболочки. Таким образом, команда начала искать
волны соответствующей низкой частоты в наблюдениях VEFI – этот
инструмент был построен в Годдарде, его чувствительность достаточно
высока, чтобы обнаружить эти слабые волны. Команда была вознаграждена.
Они нашли резонанс, находимый C/NOFS почти каждый раз, когда он облетал
Землю. Результат составил, в целом, приблизительно 10 000 примеров.
Обнаружение резонанса Шумана в космосе обеспечивает возможность лучше
понять нижнюю ионосферу, которая окружает Землю, говорит Симоуз.
«Объединив это открытие с земными измерениями, мы получим возможность
лучше изучить молнию, грозы и нижнюю атмосферу, - говорит он. –
Следующее, что мы должны понять - как лучше всего использовать резонанс
Шумана с этой новой точки зрения».
|
